ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Gerção de compósitos poliméricos utilizando resíduos de rochas ornamentais como carga
AUTORES: RIBEIRO, R. C. C. (CETEM) ; ARRUDA, C. M. R. (CETEM) ; VIDAL, F. W. H. (CETEM) ; OLIVEIRA, M. G. (INT)
RESUMO: Os resíduos de rochas ornamentais causam graves problemas ambientais,como assoreamento de rios e silicose. No entanto,apresentam elevado potencial para aplicação em diversos setores. Baseado nisto, o objetivo deste trabalho foi aplicar esses resíduos como carga em materiais poliméricos. Dessa forma, foram processados compósitos constituídos de polipropileno e resíduo, que pôde ser incorporado em até 50%, em massa. Foram realizados ensaios mecânicos, que indicaram que a adição de apenas 20%, em massa, de resíduo foi capaz de reduzir a deformação de ruptura do compósito de 300% para 30% e aumentar a rigidez de 800 MPa para 1300 MPa.Tais resultados foram possíveis graças ao alto teor de cálcio (49%) e baixos teores de sílica (5%) e ferro (0,3%) deste tipo de resíduo.
PALAVRAS CHAVES: resíduos de rochas, compósitos poliméricos, polímeros
INTRODUÇÃO: Mármore Bege Bahia
O mármore bege Bahia, como é conhecido comercialmente no setor de rochas ornamentais, é uma rocha calcária abundante na região do rio Salitre, que é tipificada na formação Caatinga, de ambiente continental, e provém de alterações de calcários de formação salitre (Ribeiro & Magalhães, 2003) (Magalhães, 2008).
A extração desse mármore se concentra no pólo industrial entre as cidades de Ourolândia e Jacobina, e o desdobramento dos blocos ocorre em teares diamantados, além de se observar a utilização de talha-blocos para o aproveitamento de pequenos blocos para produção de ladrilhos.
Resíduos de Rochas Ornamentais
Segundo a ABIROCHAS(2009), o Brasil é o sexto produtor mundial de rochas ornamentais, com uma produção anual de cerca de oito milhões de toneladas, onde o parque industrial brasileiro é basicamente constituído de aproximadamente 1.600 teares de lâminas convencionais. Atrelada a essa produção observa-se a geração de uma quantidade significativa de resíduos grosseiros (casqueiros e sobras de chapas e ladrilhos) e de resíduos finos na forma de lama, geralmente composta por água, pó de rocha e algum abrasivo (granalha) (Silva, 1998). No caso do resíduo bege Bahia não são detectados abrasivos visto que o processo é essencialmente em teares diamantados o que facilita sua aplicação como carga mineral (Vidal, 2009).
Cargas Minerais na Matriz Polimérica
A utilização de cargas minerais na indústria polimérica tem como objetivo a redução de custos para o setor, pois elas preenchem vazios de plásticos e borrachas, tornando viável sua produção. Com o aprimoramento do uso dessas técnicas, pode-se observar que, mais do que o simples enchimento, as cargas possibilitariam mudanças importantes nas propriedades dos materiais poliméricos.
MATERIAL E MÉTODOS: O processamento dos compósitos foi realizado por meio da extrusora dupla-rosca modelo DCT 20, utilizando-se uma velocidade de 200 r.p.m., com zonas de temperaturas compreendidas entre 165ºC e 230ºC. Os teores de resíduo utilizados foram: 0, 5, 10, 20, 30, 40 e 50, em massa. Acoplada à extrusora, encontram-se uma calibradora com sistema de refrigeração e uma calandra, para resfriar uniformemente e puxar o material.A densidade dos compósitos foi determinada segundo a norma ABNT 08/98 por meio da verificação da variação da água em uma proveta após a adição do compósito.
O comportamento mecânico do compósito foi determinado por meio do ensaio de tração, utilizando-se uma máquina universal de ensaios mecânicos da marca Emic, modelo DL3000. O ensaio foi realizado de acordo com a norma ASTM D 638, a temperatura de 23 ºC e velocidade de 50mm/min. Foram realizados ensaios de alterabilidade, onde os compósitos foram submetidos em câmaras de salinidade, umidade, dióxido de enxofre e raios-UV, a fim de se ferificar alguma alteração visual e perda de resistência mecânica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise química do resíduo indicou que o principal elemento é o cálcio (48,85%), sendo encontrado naturalmente como carbonato de cálcio e que os teores de sílica (5,13%) e óxidos de ferro (0,34%) são extremamente baixos.Os valores de densidade determinados para o PP puro (BB 001 e BB007) foram em torno de 0,9 g/mL, compatível com o valor da literatura, 0,920 g/mL (Mano, 1991). Observou-se também que após a adição de 20% em massa de resíduo bege Bahia houve um aumento considerável na densidade, chegando-se a valores em torno de 1,7 g/mL, indicando o efeito da carga mineral na matriz polimérica.A tensão de escoamento é a tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico de deformação. No compósito, verificou-se que o aumento do percentual de carga mineral na matriz polimérica é capaz de diminuir a tensão de escoamento, indicando que a presença dessa carga é responsável em fazer com que os compósitos suportem menos tensão, como se observou nos compósitos, onde a tensão diminui de 32 MPa para 26 MPa. No entanto, quando se verificam os valores de tensão dos compósitos que apresentam o compatibilizante PP-MA observa-se que o aumento de carga mineral não é capaz de diminuir essa tensão, que é de 32 MPa, indicando a boa atuação do compatibilizante (PP-MA) entre a carga mineral e o polímero. Observa-se que a deformação específica na ruptura do polipropileno isento de carga mineral é alta, chegando-se a valores em torno de 300% e verifica-se que a adição do resíduo é responsável pela estabilização mecânica do material, uma vez que a deformação específica diminui gradativamente, chegando-se a valores em torno de 10% para os compósitos que apresentavam 50%, em massa de resíduo. Em termos de alterabilidade, não foram observadas alterações significativas nos compósitos
CONCLUSÕES: Pode-se concluir que o resíduo do mármore bege Bahia pode ser utilizado como carga mineral na produção de compósito de polipropileno, chegando-se a 50% em massa, e que o emprego do compatibilizante contribui muito para a melhora do potencial mecânico do material. Além disso, produziu-se um material com elevada resistência mecânica e estável ação de intemperismo como salinidade e chuva ácida.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq pelo apoio financeiro, ao Cetem e ao INT pela infraestrutura.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ABIRROCHAS – Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais, Informe 18/2009, São Paulo, São Paulo (Brasil).
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8094/83: Ensaio de Corrosão por Exposição à Névoa Salina. Rio de Janeiro: ABNT, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8096/83. Ensaio de Corrosão por Exposição ao Dióxido de Enxofre. Rio de Janeiro: ABNT, 1983.
LIMA, A. B. T., Aplicações de Cargas Minerais em polímeros. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo, Universidade de São Paulo, São Paulo (Brasil). 2007.
MAGALHÃES, A.C.F. Mármore Bege Bahia: dos tempos pretéritos ao panorama atual. III Congresso Brasileiro de Rochas Ornamentais – VI Simpósio de Rochas Ornamentais do Nordeste, Natal-RN, 2008.
MANO, E. B. Polímeros como Materiais de Engenharia. ed. Edgard Blücher Ltda. São Paulo, Brasil,1991.
RIBEIRO, A. F. e MAGALHÃES, A. C. F. Caracterização Geológica-Econômico do Mármore Bege Bahia. IV Simpósio de Rochas Ornamentais do Nordeste, Fortaleza – CE, 2003. p. 63-67.
SILVA, S. A. C., Caracterização do Resíduo da Serragem de Blocos de Granito: Estudo do Potencial de Aplicação na Fabricação de Argamassa de Assentamento e de Tijolos de Solo-Cimento. Dissertação (Mestrado) – Engenharia Ambiental, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES. 1998.
VIDAL, F. W. H., RIBEIRO, L. D., ALVES, E., BARRETO, E., PINHO, R., Apoio técnico ao arranjo produtivo do mármore bege-Bahia. Relatório de Andamento de Realizações, Salvador-BA, 2009.
